Praeguseks on süsteemi "targa kodu" tüüpi hämmastav Exotica saadaval ainult jõukamate isikute, on muutunud rutiiniks, mille saab liituda igaüks. Seal on midagi valida: paljud arendajad on õppinud selliste riistvaratarkvara süsteemide vabastamist. Kõige kuulsam on Arduino, kelle tooteid tutvustame nüüd.

Mis on "tark kodu"

Sellel terminil on paremini mõistetav analoog - "koduautomaatika". Selliste lahenduste sisuks on kodus, kontoris või spetsialiseeritud rajatises esinevate erinevate protsesside automaatne täitmine. Lihtsaim näide on valguse automaatne lülitamine ajal, kui üks sõitjatest siseneb ruumi.

Igal "intelligentse maja" süsteemis saab eristada järgmisi komponente:

1. Tundmatu osa. See on seadmete komplekt, mille põhiosa esindavad mitmesugused andurid, mis võimaldab süsteemil registreerida erinevat laadi sündmusi. Näideteks on temperatuuri- ja liikumisandurid. Anduriosa teised seadmed on mõeldud kasutaja käskude edastamiseks süsteemile. Need on kaugjuhtimispuldid ja vastuvõtjaga kaugjuhtimispuldid.

   Üks nutikas maja kõige sagedamini kasutatavatest elementidest on liikumisandur

2. Täidesaatev osa. Need on seadmed, mida süsteem saab kontrollida, reageerides sel viisil sündmusele vastavalt kasutaja määratud stsenaariumile. Kõigepealt see relee, mille abil vastutav töötleja "targa kodu" võib varustada energiaga elektriseade, mis on sisse ja välja lülitada seda. Näiteks puuvilla peopesaga (süsteemi "kuulevad" teda mikrofoni) saab määrata võimsus relee, annab voolu ventilaator. Märkus. Selles näites võib ventilaator olla ükskõik milline. Kuid võite kasutada ka seadet, mis on spetsiaalselt välja töötatud konkreetse süsteemi osana. Näiteks toodab Arduino oma süsteemide elektrimootoreid, mille abil on võimalik näiteks sulgeda või avage aken ja Xiaomi (Hiina sarnaste süsteemide tootja) - juhtimisseadmed õhupuhasti. Selline seade on süsteemi täielikult juhitud, see tähendab, et see ei saa mitte ainult seda sisse lülitada, vaid ka muuta seadeid.

   Elektrimootor on täiturmehhanism, mis aktiveeritakse süsteemi kontrolleri signaaliga ja juhib sellega ühendatud mehhanismi

3. Protsessor. Seda võib nimetada ka kontrolleriks. See on süsteemi ajur, mis koordineerib ja koordineerib kõigi selle komponentide tööd.

   Protsessorite paneel (või kontroller) kontrollib täiturmehhanisme vastavalt püsivarale ja andurilt saadud andmetele

4. Tarkvara. See on juhendite kogum, mis juhendab protsessorit. Mõne tootja, sealhulgas Arduino süsteemides võib kasutaja kirjutada programmi teistes - kasutatakse ainult valmisolevaid lahendusi, mis on tüüpilised stsenaariumid.

Kaasaegsed süsteemid "tark maja" on jagatud mitmesse sorti:

1. Varustatud oma kontrolleriga.
2. Kasutades sellesse võimsust kasutaja arvuti (tablett, nutitelefon) protsessor.
3. Andmete töötlemine arendusfirma omanduses oleva serveri serveriga (pilveteenus).

Süsteem ei saa mitte ainult seda või seda seadet aktiveerida, vaid teavitab ka kasutajat sündmusest, mis toimus sõnumi saatmisel telefoni või muul viisil. Seega võib sellele anda alarmi funktsioone, sealhulgas tulekahju.

Stsenaariumid võivad olla palju keerukamad kui näites kirjeldatud. Näiteks on võimalik õpetada süsteemit katla sisestamiseks ja selle ülekandmiseks, kui keskne tarne on katkenud, kui see näitab maja üürnike keegi (infrapuna ultraheliandurite, sensorite liikumine)

Arduino tundmaõppimine

Arduino on Itaalia spetsialist, kes on spetsialiseerunud lihtsate nutikate kodusüsteemide komponentide ja tarkvara arendamisele ja tootmisele. On märkimisväärne, et see arendaja tegi täielikult loodud avatud süsteemide arhitektuuri, mis võimaldas seda teha kolmanda osapoole tootjad välja töötama uusi olemasolevaid Arduino-ühilduvaid seadmeid ja kopeerima neid, samuti tootma tarkvara neid.

See lähenemisviis on andnud Itaalia äriühingutele väga populaarseks, kuid sellel on ka puudus: kuna tootmise Arduino-süsteemide komponendid võetakse kasutusele nii, et kõik, kes ei ole laiskad, ei suuda alati esmakordselt edukalt omandada kvaliteetset toode. Sageli on teil vaja vastata erinevate tootjate komponentide ühilduvuse probleemile.

Potentsiaalne kasutaja peaks olema teadlik sellest, et alates 2008. aastast on Arduino tootemargi all toodetud tooteid tootnud kaks ettevõtet. Esimesel, mis alustas seda suunda, asub ametlik veebileht aadressil www.arduino.cc; teine, äsja moodustatud - aadressil www.arduino.org. Enne jagamist välja töötatud mõlemad saidid on võrdselt esindatud, kuid uute toodete valik on juba erinev.

Nutikas maja süsteemide tarkvara Arduino on tarkvarakapi kujul (nn IDE), kus saate programme kirjutada ja kompileerida. Seda levitatakse tasuta. Programmid on kirjutatud C ++ keeles.

Nendel saitidel esitatud Arduino IDE-versioonid on ka väga erinevad, kuigi neil on sama mitte ainult nimi, vaid ka versiooninumbrid.Seetõttu on neil üsna lihtne segi ajada. Erinevus seisneb selles, et iga tarkvara toetab tema raamatukogusid ja plaate.

Süsteemi "riistvara" koosneb emaplaadist, millel on mikrokontroller (protsessoripaneel) ja laienduskaardid, mida tavaliselt nimetatakse shildidele. Kaitsme ühendamine protsessoripaneeliga võimaldab teil arukale majale lisada uusi komponente. Kogutud süsteem võib olla kas täielikult autonoomne või töötada koos arvutiga standardse traadiga või traadita liidese kaudu.

Arduino süsteemi eelised

See riistvara-tarkvarapakett meelitab kasutajat selliste eelistega:

• iseseisva töö võimalust oma kontrollerite olemasolu tõttu;
• laialdased süsteemi loomise võimalused (kasutaja ise kirjutab programmi, kus saab esitada mis tahes keerukuse stsenaariume);
• Programmi laadimise kontrollerile lihtsus: programmeerija pole seda vaja, piisab USB-kaabli olemasolust (mikrokontrolleril on püsivara alglaadur);
• komponentide taskukohane hind konkreetse tootja ainuõiguse puudumise tõttu (arhitektuur on avatud).

Kui alglaadija laadimisseade hakkas rikkuma või see ei ilmunud ostetud mikrokontrollerile, on kasutajal võimalus seda ise välgata. IDE-tarkvarapakett toetab selleks paljusid populaarseimaid ja populaarsemaid programmeerijaid. Pealegi on peaaegu kõigil Arduino protsessoritel meessoost pistik, mis võimaldab sisseehitatud programmeerimist.

Arduino IDE programm, mis on esitatud arduino.cc veebisaidil kasutaja riistvara-tarkvaraplatvormid, samas kui arduino.org programmi versioon funktsioon puudub.

Milliseid lahendusi pakub Arduino?

Arduino-ühilduvate andurite ja -seadmete tootmine toimub paljude ettevõtete poolt, nende toodete valik on üsna lai. Siin kasutatakse kõige sagedamini:

1. Andurid, mis jälgivad kliimaparameetreid:
   • temperatuur;
   • niiskus;

     Temperatuuri- ja niiskusanduritega spetsiaalne plaat pakub liidese mõõdetud parameetrite väljastamiseks vedelkristallekraanile

   • sademed (vihma ja lume sensor);
   • valgustus;
   • surve.
2. Andurid, mis võimaldavad kindlaks määrata objekti ruumilise asukoha, millele need on fikseeritud:
   • 6-teljeline gyro sensor kiirendusmõõturi abil;
   • kompass.

     Sisseehitatud kompass võimaldab teil määrata valguse küljed selle süsteemi objekti suhtes, mis seda süsteemi kasutavad

3. Andurid, mis võimaldavad registreerida erinevate objektide olemasolu:
   • liikumisandur;
   • infrapunaandur (fikseerige liikumatu istu inimene või soojavereline loom);

     IR sensor võimaldab teil määrata inimeste olemasolu majas ja minna tööstsenaariumi vastavale harule

   • ultraheliandur (tuvastab objektid mis tahes temperatuuriga ja määrab nende kauguse).
4. Hädaandurid:
   • suitsuandur;
   • tulekahjuandur;
   • gaasi lekke andur;

     Gaasianduri ühendamine tuvastab koheselt gaasi lekke ja aktiveerib hädaolukorra stsenaariumi

   • süsinikdioksiidi sensor.
5. Muud seadmed, näiteks:
   • mikrofon;
   • tundi;
   • ukse avatud andur;
   • kaugjuhtimispuldid (raadiosagedus ja infrapunaühendus) vastuvõtjatega;
   • kaugjuhtimispuldid.

Mõned nendest seadmetest kuuluvad Arduino Start baaskomplekti, mida mõnel tootjalt nimetatakse StarterKitiks.

Juhtimisosakond sisaldab suurt hulka seadmeid, näiteks:

• elektrimootorid;
• releed ja mitmesugused lülitid;
• dimmerid (võimaldavad sujuvalt muuta valgustuse intensiivsust);
• ukse sulgurid;
• Servoajamiga ventiilid ja kolmekäigulised ventiilid.

Kui plaanite ühendada valgustuse Arduino relee abil, siis on parem kasutada LED-lampide kasutamist valgustusseadmetega. Selliste releede kaudu ühendatud hõõglambid põlevad kiiresti.

Video: hakkame Arduinoga töötama - me haldame LED-d läbi veebiliidese

Arduino projekti koostamine

Arduino arukate maja loomise ja konfigureerimise protsess kuvatakse süsteemi näites, kus ehitatakse järgmised funktsioonid:

• temperatuuri jälgimine tänaval ja siseruumides;
• akna oleku jälgimine (avatud / suletud);
• ilmastikuolude seire (selge / vihm);
• kui helisignaal on aktiveeritud, kui liikumisandur käivitub.

Süsteem on konfigureeritud nii, et andmeid saab vaadata spetsiaalsete vahenditega rakendus, samuti veebibrauser, see tähendab, et kasutaja saab seda teha kõikjal, kus on juurdepääs Internetis.

Kasutatavad lühendid:

1. GND on maapind.
2. "VCC" - toit.
3. "PIR" - liikumisandur.

Vajalikud komponendid "arukate maja" süsteemide tootmiseks

Arduino Smart Homei jaoks on teil vaja järgmist.

• mikroprotsessorite pardal Arduino;
• Ethernet moodul ENC28J60;
• kaks temperatuuri andurid brändi DS18B20;
• mikrofon;
• vihma ja lume sensor;
• liikumisandur;
• lülita pilliroog;
• relee;
• Takisti takistus, kOhm;
• keeratud paari kaabel;
• Etherneti kaabel.

Kõigi komponentide hind on ligikaudu 90 dollarit.

Ehita "tark maja järkjärguline juhendamine

See on jada, milles peate tegutsema.

Juhtmevaba ja sensorseadmete ühendamine

Me ühendame kõik komponendid vastavalt skeemile.

Programmi koodi väljatöötamine

Kasutaja kirjutab kogu programmi Arduino IDE-raamistikus, mille jaoks see on varustatud tekstiredaktoriga. projektijuht, kompilaator, eeltöötleja ja vahendid programmi koodi täitmiseks juhatuse mikroprotsessorisse Arduino. Mac OS X, Windowsi ja Linuxi operatsioonisüsteemide jaoks väljatöötatud IDE versioonid. Programmeerimiskeel on mõne lihtsustusega C ++. Arduino kasutajate programme nimetatakse tavaliselt sketchide visanditeks või visanditeks, IDE salvestab need failidena laiendiga ".ino".

C + + -s kohustuslik põhi () funktsioon luuakse automaatselt IDE ümbrise abil, mis määrab selles mitmed standardtoimingud. Kasutaja peaks kirjutama setup () funktsioone (tehke üks kord algusajal) ja loop () (teostatakse lõpmatu loopis). Mõlemad funktsioonid on Arduino jaoks kohustuslikud.

Standardsete raamatukogude päisfaile ei pea programmisse sisestama - IDE teeb seda automaatselt. See ei kehti kasutajate raamatukogude kohta - need tuleb täpsustada.

Raamatukogude lisamine "projektijuhi" IDE-le viiakse läbi mõnevõrra ebatavaliselt. C ++ -s kirjutatud lähtekoodi kujul lisatakse need IDE-shelli töökataloogi spetsiaalsesse kausta. Pärast seda kuvatakse nende raamatukogude nimed vastavas IDE-menüüs. Need, mida kasutaja märgib, lisatakse koostamisnimekirja.

IDE pakub minimaalset seadistust ja kompileerija konfigureerimise võimalus puudub üldse. Seega on algaja programmeerija vigadeta.

Siin on näide kõige lihtsamast programmist, mis põhjustab plaadi 13-nda väljundiga ühendatud LED-i, mis vilgub iga 2 sekundi tagant:

void setup () {pinMode (13, OUTPUT); // Arduino väljund 13 väljund}

void loop () {digitalWrite (13, HIGH); // Luba 13. väljund, digitalWrite funktsiooni kõne HIGH parameeter on kõrge loogikataseme tähis

viivitus (1000); // Viivitustsükkel 1000 msek - 1 sekund

digitalWrite (13, LOW); // väljund lülitab välja 13, kõne parameeter LOW - madala loogika taseme atribuut

viivitus (1000); // Viivitustsükkel 1 sekundiks}

Praegu ei ole alati vaja, et kasutaja kirjutab isiklikult programmi: võrgus on palju ettevalmistatud raamatukogusid ja eskiisid (vaata siit: http://arduino.ru/Reference). Antud näites käsitletava süsteemi jaoks on olemas valmisprogramm. Seda tuleb alla laadida, lahti pakkida ja IDE-sse importida. Programmi tekstile on lisatud märkused, mis selgitavad selle toimimise põhimõtet.

Kui kasutaja klõpsab brauseri või nutitelefoni rakenduse nuppu "Värskenda saadab Arduino mikrokontroller andmed sellele kliendile. Iga "/ tempin "/ tempout "/ vihma "/ akna "/ alarmi" lehekülgede puhul kuvatakse ekraanil programmi kood.

Rakenduse installimine nutitelefoni (Android OS-i jaoks)

Võrgu nutikate kodusüsteemide andmete saamiseks võite alla laadida valmis rakenduse.

See, mida vidin omanik vajab:

1. Laadige alla fail SmartHome.apk.
2. Saada see oma telefoni.
3. Pärast failihalduri avamist asetage see fail.
4. Klõpsake seda ja valige "Install" (märkeruut tuleb märkida, võimaldades teil installida programmid väljaspool Google Play teenust).

   Peate lubama programmide installimise mitte PlayMarketi kaudu, mis asub nutitelefoni seadete jaotises "Turvalisus"

5. Kui installimine on lõpetatud, aktiveerige rakendus.
6. Seadke see üles.

Selle rakenduse abil saate mitte ainult nutikate majade süsteemilt teavet saada, vaid seda ka hallata - häirete lubamine ja blokeerimine. Kui see on sisse lülitatud, saab rakendus teate, kui liikumisandur käivitab. Liikumisandurite käivitamiseks Arduino süsteemi ülekandmine toimub kord minutis.

Aktiveerides ikooni "Seadistused saate oma IP-aadressi muuta.

Brauseri seadistamine tarkusega majaga töötamiseks

Brauseri aadressiribale sisestage XXX.XXX.XXX.XXX/all, kus "XXX.XXX.XXX.XXX" on teie IP-aadress. Pärast seda on võimalik süsteemi andmeid vastu võtta ja seda hallata.

Siin toodud kood lubab brauseril valguse sisse ja välja lülitada, kuid Android-nutitelefoni rakenduses sellist funktsiooni ei rakendata.

Ruuteriga töötamine

Siis tuleb ruuteril avada port:

• avage ruuteri seaded;
• määrake aadress Arduino IP;
• avatud port 80.

  Vajalik on registreerida marsruut Arduino protsessorile sadama 80 jaoks

Konto seadistamine aadressil noip.com

See samm on vabatahtlik, kuid see on vajalik, kui soovite aadressile määrata domeeninime. Selleks peate registreeruma saidil https://www.noip.com/, minge jaotisesse "Lisa host" ja sisestage süsteemi IP-aadress.

Projekti loomine on lõppenud, saate kontrollida süsteemi tervist.

Video: tark maja Arduino

Mõned Arduino riistvara omadused

Pidades silmas asjaolu, et Arduino-ühilduvaid komponente toodavad paljud kolmanda osapoole ettevõtted, kelle toodete kvaliteet ise firma Arduino ei kontrolli, on kasutaja tõenäolisemalt osta komponendi, mis ei toimi päris õigesti.

Sarnane olukord on arenenud personaalarvutite arendamisel. Ühel ajal tegi IBM oma arvutite arhitektuuri avatud, mille tulemusena hakkasid IBM-i ühilduvad arvutid ja üksikkomponendid tootma paljusid ettevõtteid. Selle tulemusena levivad seda tüüpi "isiksused" üle kogu maailma, kuid komponentide kvaliteet ja nende ühilduvus ei olnud paljudel juhtudel kõige kõrgemal tasemel. Vastupidine taktika järgis Apple'i. See piiras arendajate ringi, millel oli juurdepääs arhitektuurile, ja tarkvara arendamise valdkonnas tehti sama poliitikat. Selle tulemusena olid Apple'i arvutid vähem levinud ja kallimad, kuid need on suurusjärgus paremad kui IBM-ga ühilduvad Windowsi kasutavad seadmed.

Arduino süsteemide mõnedele komponentidele märkisid kasutajad järgmist:

1. Põhikomplektiga (StarterKit) tarnitav temperatuuriandur DHT11 annab olulise vea 2-3 kraadi. Ruumis on soovitatav kasutada temperatuuriandurit DHT22, mis annab täpsemaid näpunäiteid ja paigaldamist tänaval - DHT21, mis suudab töötada negatiivse temperatuuri korral ja on mehaaniliselt kaitstud kahju.
2. Mõnel Arduino mikroprotsessorplaadil, kui nendega ühendatud relee suletakse, läheb COM-port välja. Selle tulemusena ei saa mikrokontroller eskiisti koormat laadida: kui täitmine käivitub, käivitub protsessor uuesti. Seejärel klõpsab relee, COM-port on keelatud ja sketch laadimisprotsess peatub.
3. Akende / ukse sulgemissensor esitab mõnikord üllatusi valepositiivsete kujul. Seda silmas pidades on skeem kirjutatud nii, et süsteem toodab vajalikke toiminguid ainult mitme rea signaali vastuvõtmise järel.
4. Protsessi juhtimise konfigureerimiseks klappide abil pakuvad mõned kogenematud kasutajad mikrofoni asemel käsitsi künnist reguleeriva heliandurit. Sel eesmärgil ei ole see komponent sobiv, kuna sellel on väga väike vahemik: detektorist tuleb lõhkuda mitte kaugemal kui 10 cm. Lisaks sellele edastab see andur signaale lühikese kestusega impulssidega, nii et suure hulga juuresolekul Protsess, mis võtab töötlemiseks suhteliselt palju aega, ei ole mikrokontrolleril just neil aega fikseerida.
5. Tulekahju häiresüsteemiks tuleks kasutada suitsuandurit, mitte tulekahjuandurit. Viimane registreerib leegist kuni 30 cm.
6. Kui mikrokontrolleri töös esineb tõrkeid või koodi vigu, on parem kasutada seeriaviisiliselt ühendatud käsülititega tavaliselt suletud releesid.

Madala kvaliteediga komponentide ostmise vältimiseks soovitavad maitsestatud kasutajad neid veebis avaldatud arvustusi eelnevalt kontrollida. Odavamad andureid saab osta mitmetes versioonides, et isiklikult kontrollida, milline neist töötab paremini.

Võimalik, et arduino "arukas maja" süsteem pole parim, kuid kõige laiem valik komponentidest ja nende taskukohased hinnad on muutnud selle üheks kõige populaarsemaks. Meie näpunäidete abil saate kiiresti teada, kuidas Arduino projekte luua, automatiseerides erinevaid koduprotsessi.